卓越工程师教育培养计划的工业催化教学范文

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2010年，为了培养一大批适应社会经济发展需要的高质量工程技术人才，教育部启动了“卓越工程师教育培养计划”。《工业催化》是高校化工工程与工艺专业、应用化学专业和化学专业重要的专业课之一。它具有社会应用性强，理论与实际联系紧密等特点。现代化学工业的巨大成就与催化剂的使用时分不开的，现有的绝大部分化工产品是借助催化技术生产出来的，催化技术更是渗透于石油炼制工业、化学工业、高分子材料工业、生物化学工业、食品工业、医药工业，以及环境保护产业的绝大部分工艺过程中。更不夸张的说，催化技术已成为调控化学反应速度与方向的核心技术[1]。《工业催化》课程中，催化理论和催化实践并重。教学目的是使学生掌握催化作用的基本规律，了解催化过程的内在本质特征，熟悉《工业催化》技术的基本要求和特征，为培养卓越工程师提供坚实的理论基础。同时，由于本课程涉及到催化剂的制备、表征、应用等方面的内容介绍，使得本课程强调与其他课程，如物理化学、材料化学以及光电技术、波谱理论、化工热力学、化工传递过程、化学反应工程的衔接和融合。内容涉及面广，学时有限，学习难度较大使得部分学生在《工业催化》课程学习过程中表现出积极性不高，课堂气氛不够活跃等问题。如何能在保证完成教学计划和教学质量的同时，培养学生成为具有坚实的开发、研究和使用催化剂能力的卓越工程师，已成为《工业催化》教学改革中日益重要和紧迫的工作。针对上述问题，我们在课程体系、教学方法，教学内容和考核方式等方面进行了一些有益的教改探索和实践。深化《工业催化》课程改革，培养能够适应目前国家工业体系发展的催化技术人才，将为国家建立数量巨大的工程科技人才储备，有力地支持社会经济的发展。

1课程体系

1.1课程体系应适应催化工业大环境的变化就传统《工业催化》课程体系而言，其培养目标是通过课程学习，使学生掌握催化作用的基本规律，了解催化过程的化学本质和熟悉《工业催化》技术的基本要求和特性，培养标准是为培养化学工程与工艺类专业工程师提供坚实的理论基础服务。随着现代化学工业的发展，催化理论持续更新，许多新型催化工艺及技术不断涌现，学习这些新催化工艺及技术的背景及原理，对于化学工程与工艺专业的本科生能否成为具有坚实的开发、研究和使用催化剂能力的高层次工程技术人才，能否胜任将来有可能从事的催化领域研究工作都有着重要的理论指导意义。相对稳定的培养目标和培养标准不能限制课程体系进行必要的变动，以适应外部环境和需求的变化。因此在“卓越工程师计划”的实施过程中，《工业催化》课程体系要随着卓越工程师的培养目标和培养标准的调整而做相应的变化，从而体现《工业催化》课程满足培养目标的根本价值。

1.2校企合作建设课程体系。“卓越计划”要求高校与企业共同制定和实施卓越工程师培养方案，包括共同建设课程体系和教学内容。《工业催化》课程可以充分发挥合作企业所具有的工程教育资源优势，包括先进设备与技术、实验环境、研究开发条件等，与本校催化人才培养优势实行优势互补，共同设计与构建卓越工程师培养的课程体系和教学内容，使得《工业催化》的课程体系和教学内容具有鲜明的特色。校企合作建设的课程体系将更有助于培养学生综合解决实际问题的能力，摒除传统课程体系不能联系工程、生产实际的局限，鼓励教师与各行业生产管理第一线的工程技术人员联合指导学生。通过校企联合指导课程，现场案例教学，增强课题的实际应用价值，为学生提供良好的工程环境。学生在完成课程学习过程中，可以随时请教企业中有经验丰富的技术人员和老师傅，学到许多课堂上学不到的、学校教师也无法传授的一些实践经验。

2教学方法：贯彻研究型教学方法，理论联系实践

教学方法是使教学思想得以贯彻执行、知识体系和课程内容得以完整实施和传授的关键所在。传统的《工业催化》课程之间具有明显的界限，课堂教学以讲授为主，综合性的案例和结合实际项目的教学不多，而基于问题的探究式学习、基于案例的讨论式学习、基于项目的参与式学习等多种研究型教学方法更是少之又少。研究型教学(problem-basedlearning，PBL，对学生而言可以称之为研究型学习)，它是一种符合工程能力培养规律和综合素质形成逻辑的教学组织形式和教学方式，得到“卓越计划”的大力提倡和着力推行[4]。研究卓越工程师不仅应具备分析问题、解决问题的能力，而且要能将设想和概念转化为现实，形成学生的工程能力。“卓越计划”通用标准对本科层次卓越工程师培养予以如下定位：本科层次卓越工程师：主要从事产品的生产、营销、服务或工程项目的施工、运行，维护，能够完全胜任现场或生产一线的各项工作。因此现有《工业催化》教学方法需要重构，在面向实际教学的基础上，遵循催化工程的实践、集成与创新的特征，采取相应的教学方法，按照催化剂的催化作用，催化剂的生产，催化剂的表征，催化剂的使用来组织教学内容，以学生为中心开展教学活动，着力推行符合工程能力培养规律的学习方法，强调学生创新意识和创新精神的培养，加强学生创新能力的训练，有效地提高学生的工程实践能力。所以，贯彻研究型教学方法，理论教学和工程实际相联系就非常重要。作为一种学习方法体系，研究型学习主要由基于问题的探究式学习、基于案例的讨论式学习和基于项目的参与式学习三种形式组成。从培养化工方向的卓越工程师的需要出发，其中的问题、案例和项目可以分别工业上成熟的催化工艺作为教学内容以实施相应的教学方法。这些问题可以是现行催化工艺中各种问题的重现、演变、放大或综合，也可以是教师根据对未来发展的预见专门设计出的催化方面的新问题。通过教师精心选择和设计这些问题、案例和项目，并采取研究性学习方法，就能够在学生知识的获取、应用和创新，工程能力的培养和提高，社会能力的培养和提高以及综合素质的养成和提升等方面发挥重要作用。

3教学内容：拓展知识视野，完善知识结构

3.1拓展知识视野，完善知识结构为了培养学生学习《工业催化》的兴趣，首先在每一章节的的教学过程中，凡是教学内容涉及到的在现行化工生产中已成功工业化的催化剂体系，如催化重整，催化裂化，合成氨等催化剂，可以引导学生多查阅相关资料，了解与这些催化剂的相关的制备工艺，催化反应原理，催化反应设备，催化剂使用过程条件控制以及催化剂再生等相关的知识。这样不但可以拓展学生的科学史知识，提高学习兴趣，增加求知欲，还有利于培养学生的自学能力；而且，结合专业特点丰富课程教学内容，联系与化工生产(化学工艺专业)及人们日常生活(应用化学专业)密切相连的催化知识，使学生主动去学习与催化相关的知识，从而理解并解决疑难问题，推动课堂教学的发展和质量的提高。丰富教学内容要求教师在备课过程中必须保证内容充实、准确、高质量。教师在准备每一堂课内容时，都必须查阅大量参考资料以确保知识的准确度，同时应从多角度、多层次综合、全面理解和诠释每一个知识点，并通过不懈的努力和研究形成自己的一套教学体系和教学风格。

3.2扩展前沿知识当今是个知识更新迅猛的时代，《工业催化》课程快速发展，必须与前沿科学知识紧密联系，才能培养出跟上工业和科学技术发展步伐的新世纪卓越工程师。扩展催化技术方面的前沿知识，不但有利于提高学生的学习兴趣，而且有利于培养学生的创新能力。前沿知识扩展对教师的素质有着很高的要求，这要求教师具备一定的科研素养，能有紧跟催化理论和技术发展的步伐，教师应深入学习、研究新的催化理论知识及催化技术最新发展趋势和动态，并将这些前沿知识充实到课堂教学之中，使学生能深切感受到科学技术的飞速发展给社会发展带来的巨大变革。例如：在《工业催化》课程中酸碱催化作为传统催化剂在催化裂化，催化重整等已经得到广泛应用，但课程对最前沿的酸碱俩性催化剂的介绍较少，这方面的知识，需要教师在查阅资料，将课堂内容补充完善。前沿知识的扩展，不仅需要提高教师的科研素养，还要调动学生的学习积极性。将《工业催化》课程每一章节的课余作业设置为此章节的相关前沿知识学习不失为一个理想的方法，例如在学习分子筛催化剂章节时，新型的杂原子分子筛，新型介微孔复合分子筛等催化剂是目前分子筛催化剂研究的前沿方向，教师可以布置学生课余查阅相关文献，形成报告，制作PPT，分组汇报并讨论，从而调动学生自发学习的兴趣。

4考核方式：以课题综述的形式考核

传统的试卷考核虽然能够直接反映学生对理论知识的掌握程度，但是试卷考核的弊端在长期的教改摸索中已经有所展露。在内容上，大部分高等学校考试内容存在“三重”、“三轻”现象，即：重知识，轻能力；重记忆，轻创新；重笔试，轻操作[5]。为了符合“卓越工程师教育培养计划”，必须开创新型考核方式，《工业催化》作为一种理论和实践并重的课程，以研究报告的形式考核更能反应学生对催化作用规律的理解，催化剂生产使用及再生工艺的掌握。挑选工业上常用的催化剂体系，按照学号随机分配课题，每人针对自己的课题查阅资料，根据课上所学习的催化知识，探讨该催化剂用于该催化反应时的催化原理，掌握该催化剂的制备过程，反应所需的反应器，反应条件调控，催化剂失活原理及再生条件等；撰写研究报告。教师制定严格的标准进行打分。本文针对“卓越工程师培养计划”，在《工业催化》课程体系、教学方法，教学内容以及考核方式等方面进行了一些有益的教改探索和实践。目的是通过深化《工业催化》课程改革，培养出能够适应目前国家工业体系发展的催化技术人才。

作者：吴妹 单位：淮阴工学院 化学工程学院 江苏省凹土资源利用重点实验室